CN111208450B - 漏电保护器的基础漏电检测芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种漏电保护器的基础漏电检测芯片，基础漏电概念可以理解为电器设备正常工作情况下产生的不足以使漏电保护器跳闸的漏电信号。发明包括峰值检波电路、20ms时钟产生器、60ms延时电路、2.5V参考电压模块、寄存器模块、比较器模块、计数器、数字减法器、ADC模块、DAC模块、模拟加/减法器、选择电路、延时清零电路；本发明能够将基础漏电信号从输入的漏电信号中识别并剔除，漏电信号检测、判别、存储、输出过程不影响负载的正常工作，具有较大的实际应用价值和市场价值。

Description

漏电保护器的基础漏电检测芯片
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及漏电保护器相关的基础漏电检测芯片。
背景技术
随着电器应用的日益普及，电网负载多样化复杂化，用电安全越来越受国家和社会的重视，漏电保护器成为了生产和生活中不可或缺的辅助电器。电器设备的漏电主要包括电容性漏电、电阻性漏电和短路性漏电三种形式。前两种漏电形式会在电器设备工作中长期存在，故将这两种形式的漏电定义为基础漏电。基础漏电的存在会导致漏电保护器跳闸阈值的减小，最终造成漏电保护器抗信号干扰能力降低，造成频繁跳闸，给人们的生活和生产造成各种不便，如何消除基础漏电引起漏电保护器频繁跳闸不容忽视。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种漏电保护器的基础漏电检测芯片。
一种漏电保护器的基础漏电检测芯片，包括：
峰值检波电路，用于将输入漏电信号的峰值检出；
20ms时钟产生器，为计数器、延时电路提供时钟，为ADC模块提供触发使能信号；
60ms延时电路，用于滞后漏电保护器的判断、输出，提高信号识别准确性；
2.5V参考电压模块，为ADC、DAC、模拟加法器、模拟减法器提供参考电压；
计数器模块，用于产生寄存器模块更新使能信号；
延时清零电路，用于计数器输出的使能信号有效之后，延时清零计数器；
寄存器模块，用于存储ADC模块转换之后得到的值；
第一数字比较器，用于判断漏电信号是否超过阈值；
第二数字比较器，用于监测漏电信号处在正半周期还是负半周期；
选择电路，根据第二数字比较器得到的结果来选择模拟加法器工作还是模拟减法器工作；
数字减法器，用于判断并输出使能信号使计数器工作；
ADC模块，将输入基础漏电峰值模拟信号转换成数字信号存入寄存器模块；
DAC模块，将寄存器模块中的数字信号转换成模拟信号，分别输出给模拟加法器、模拟减法器和数字比较器；
模拟加法器、模拟减法器，将输入的漏电信号跟DAC转换后的模拟信号加/减后输出给漏电保护器。
所述数字减法器用于将输入的漏电信号峰值经过ADC模块转换之后跟寄存器A中原先存储的基础漏电值进行相减，相减标志位结果作为计数器的使能信号。
所述计数器用于判断3个周期（60ms）内都满足当前输入漏电信号峰值不小于寄存器A中存储的基础漏电值，则将当前漏电信号峰值更新到寄存器中作为新的基础漏电值，反之则在一个周期内将输入的漏电信号峰值更新到寄存器A中。
所述模拟加/减法器模块用于比较器模块判断得到处于波形的正半周期选择模拟减法器工作，处于波形负半周期选择模拟加法器工作，将当前输入的漏电信号与寄存器中基础漏电DAC转换后得到的值处理后的波形输出给漏电保护器进行判断。
一种漏电保护器，采用了所述的基础漏电检测芯片。
本发明的有益效果：能够在不影响漏电保护器动作的前提下，自动识别基础漏电，将基础漏电值存储下来。若基础漏电超过一定阈值则输入信号直接输出给漏电保护器，若基础漏电没有超过设定的阈值，则将基础漏电从输入的漏电信号中剔除，再输出给漏电保护器。本发明具有较大的实际应用价值和市场价值。
附图说明
图1是本发明基础漏电检测芯片的一种结构框图；
图2是本发明基础漏电检测芯片的一种应用电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行阐述。
如图1所示，所述基础漏电检测芯片包括：
峰值检波电路，用于将输入漏电信号的峰值检出；
20ms时钟产生器，为计数器、延时电路提供时钟，为ADC模块提供触发使能信号；
60ms延时电路，用于滞后漏电保护器的判断、输出，提高信号识别准确性；
2.5V参考电压模块，为ADC、DAC、模拟加法器、模拟减法器提供参考电压；
计数器模块，用于产生寄存器模块更新使能信号；
延时清零电路，用于计数器输出的使能信号有效之后，延时清零计数器；
寄存器模块，用于存储ADC模块转换之后得到的值；
第一数字比较器，用于判断漏电信号是否超过阈值；
第二数字比较器，用于监测漏电信号处在正半周期还是负半周期；
选择电路，根据第二数字比较器得到的结果来选择模拟加法器工作还是模拟减法器工作；
数字减法器，用于判断并输出使能信号使计数器工作；
ADC模块，将输入基础漏电峰值模拟信号转换成数字信号存入寄存器模块；
DAC模块，将寄存器模块中的数字信号转换成模拟信号，分别输出给模拟加法器、模拟减法器和数字比较器；
模拟加法器、模拟减法器，将输入的漏电信号跟DAC转换后的模拟信号加/减后输出给漏电保护器。
图2是本发明基础漏电检测芯片的一种应用电路图。包括：
供电电路1，为基础漏电检测芯片5、漏电保护器6、报警电路4提供5V电压；
漏电信号产生电路2，将磁环产生信号转换成电压信号，输入给基础漏电检测芯片5识别；
分压电路3，用于提供稳定频率50HZ信号给基础漏电检测芯片5，用于产生20ms时钟；
报警电路4，基础漏电检测芯片5存储的基础漏电值一旦超过设定的阈值，驱动报警电路4工作，蜂鸣器响起；
基础漏电检测芯片5，用于将漏电信号产生电路2中输入的信号剔除基础漏电后，输出给漏电保护器6；
漏电保护器6，用于接收基础漏电检测芯片5输出的信号，判断是否跳闸；
如图2所示，基础漏电检测芯片5上电之后，市电通过分压电路3分压后输入到基础漏电检测芯片5提供准确的20ms时钟信号。当没有漏电信号产生时，基础漏电检测芯片5中OUT口输出的信号和IN-的差值等于0。当漏电信号产生电路2中产生的峰值不小于基础漏电检测芯片5中寄存器A的值，在三个周期60ms内输出给漏电保护器6的信号等于输入基础漏电检测芯片5的信号减去其内部寄存器中存储的值，三个周期60ms内如果漏电保护器不动作，则认为当前的漏电为基础漏电，更新到寄存器中。反之漏电信号产生电路2产生的峰值小于基础漏电检测芯片5中寄存器的值，一个周期20ms内将这个信号更新到寄存器A。当基础漏电检测芯片5中寄存器的值大于设定的阈值，在清零寄存器的同时，输出一个高电平驱动报警电路。
以下详细说明基础漏电检测芯片工作过程：
如图1所示，芯片上电之后，寄存器A清零，通过2.5V参考电压模块得到一个稳定的2.5V电压，这个2.5V参考电压用来将芯片内部整体电位抬高2.5V，防止波形失真。市电50HZ交流信号经过分压之后从LS口输入，经过20ms时钟产生器生成一个20ms的时钟信号，作为芯片内部的标准系统时钟。通过峰值检波电路得到从IN+和IN-输入信号的峰值，然后经过ADC模块转换成数字信号和寄存器A中的值相减来确定是否使能计数器。一旦使能，进行60ms判断，IN+输入的信号跟寄存器A经过DAC转换后信号相加/减，时时通过OUT口输出给漏电保护器，如果不导致漏电保护器动作就认为当前产生的漏电信号是基础漏电，存入寄存器A，然后通过延时清零电路清零计数器。ADC则将输入的峰值信号转换成数字信号和寄存器A中的值相减小于零则直接将ADC转换的值更新到寄存器A中。寄存器A中存储的基础漏电一旦大于设定的阈值则清零寄存器A，并通过EOL口输出一个信号给外部，实现报警效果。

Claims (5)

1.一种漏电保护器的基础漏电检测芯片，其特征在于，包括：
峰值检波电路，用于将输入漏电信号的峰值检出；
20ms时钟产生器，为计数器、延时电路提供时钟，为ADC模块提供触发使能信号；
60ms延时电路，用于滞后漏电保护器的判断、输出，提高信号识别准确性；
2.5V参考电压模块，为ADC、DAC、模拟加法器、模拟减法器提供参考电压；
计数器模块，用于产生寄存器模块更新使能信号；
延时清零电路，用于计数器输出的使能信号有效之后，延时清零计数器；
寄存器模块，用于存储ADC模块转换之后得到的值；
第一数字比较器，用于判断漏电信号是否超过阈值；
第二数字比较器，用于监测漏电信号处在正半周期还是负半周期；
选择电路，根据第二数字比较器得到的结果来选择模拟加法器工作还是模拟减法器工作；
数字减法器，用于判断并输出使能信号使计数器工作；
ADC模块，将输入基础漏电峰值模拟信号转换成数字信号存入寄存器模块；
DAC模块，将寄存器模块中的数字信号转换成模拟信号，分别输出给模拟加法器、模拟减法器和第一数字比较器；
模拟加法器、模拟减法器，将输入的漏电信号跟DAC转换后的模拟信号加/减后输出给漏电保护器。
2.如权利要求1所述的基础漏电检测芯片，其特征在于，所述数字减法器用于将输入的漏电信号峰值经过ADC模块转换成数字信号和寄存器A中的值相减，相减标志位结果作为计数器的使能信号。
3.如权利要求1所述的基础漏电检测芯片，其特征在于，所述计数器判断3个周期60ms内都满足当前输入漏电信号峰值不小于寄存器A中的值时，则将当前漏电信号峰值更新到寄存器A中作为新的基础漏电值，所述计数器判断1个周期20ms内满足当前输入漏电信号峰值小于寄存器A中的值时，则将输入的漏电信号峰值更新到寄存器A中。
4.如权利要求1所述的基础漏电检测芯片，其特征在于，所述模拟加/减法器用于第二数字比较器判断得到处于波形的正半周期选择模拟减法器工作，处于波形负半周期选择模拟加法器工作，将当前输入的漏电信号与寄存器A经过DAC转换得到的值相加/减得到的波形输出给漏电保护器进行判断。
5.一种漏电保护器，其特征在于，采用了如权利要求1所述的基础漏电检测芯片。
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